[發明專利]一種機器人空間軌跡插補方法及機器人

有效

• 申請號: 202011254082.4
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112405537B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 張志明
• 申請（專利權）人: 配天機器人技術有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張欣然

本發明公開了一種機器人空間軌跡插補方法及機器人，機器人空間軌跡插補方法應用于機器人的規劃路徑的獲取，包括：獲取機器人的目標行動范圍的區間；在區間內獲取多個采樣點，形成點集，并獲取每一個采樣點所對應的機器人的軸位置，形成軸位置集合；根據點集和軸位置集合擬合樣條曲線S(x)；根據樣條曲線S(x)進行插補以便獲取機器人的規劃路徑。本發明提供的機器人空間軌跡插補方法在使用的過程中只需選取較少的采樣點，簡化了計算的過程，并且可以滿足所需的精度要求，在插補的過程中，可以將插補的點帶入樣條曲線S(x)計算得到對應的軸位置，根據樣條曲線S(x)可以得到機器人的規劃路徑，簡化了機器人運動的控制過程。

技術領域

本發明涉及笛卡爾空間機器人運動軌跡計算技術領域，更具體地說，涉及一種機器人空間軌跡插補方法。此外，本發明還涉及一種用于實施上述機器人空間軌跡插補方法的機器人。

背景技術

現有的工業機器人運動控制包括笛卡爾空間和軸空間兩類，軸空間即所有的軸同時啟動、同時停止，笛卡爾空間軌跡不僅指定始末點還指定運動方式。

在確定笛卡爾空間軌跡的控制過程中，首先計算一條在指定工件坐標系下的直線P(s)，接著對直線的位移做速度規劃s(t)，然后進行插補，需要計算對應時刻t所在的笛卡爾空間位置，最后反解到軸上。在這一過程中可能會出現三個問題，一是其計算過程繁瑣，運算復雜，由于插補的時效性比較嚴格，如果出現數據饑餓會造成機器人卡頓；二是由于速度規劃在笛卡爾空間，規劃過程中完全沒有軸的信息，因此在插補的時候可能會出現軸的運行能力不能滿足的情況，如軸超速；三是六自由度的工業機器人會存在奇異點，如果笛卡爾空間軌跡規劃經過奇異的，在規劃過程中也是無法獲知的，直到插補到奇異點才能知道。

奇異點包括運動超范圍的點，或者是四軸六軸軸心重合，或者是一軸六軸軸心重合。

綜上所述，如何降低機器人運動控制的復雜性，是目前本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種機器人空間軌跡插補方法，通過取點的方式獲取點集以及機器人的軸位置集合，根據點集和軸位置集合擬合得到樣條曲線S(x)，樣條曲線S(x)可以應用于機器人軌跡插補并獲取機器人運動的規劃路徑，減少了取點的數量，同時又能夠滿足所需的精度要求，簡化了機器人運動控制的過程。

本發明的另一目的是提供一種用于實施上述機器人空間軌跡插補方法的機器人。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種機器人空間軌跡插補方法，應用于機器人的規劃路徑的獲取，所述機器人為多軸機器人，包括：

獲取機器人的目標行動范圍的區間；

在所述區間內獲取多個采樣點，所述采樣點形成的集合記為點集，并獲取所述點集中每一個所述采樣點所對應的所述機器人的軸位置，并形成軸位置集合；

根據所述點集和所述軸位置集合，擬合樣條曲線S(x)，且所述樣條曲線S(x)為二階可導函數；

根據所述樣條曲線S(x)進行插補以便獲取所述機器人的規劃路徑。

優選的，所述在所述區間內獲取多個采樣點，所述采樣點形成的集合記為點集，并獲取所述點集中每一個所述采樣點所對應的所述機器人的軸位置，并形成軸位置集合，包括：

步驟S21，在所述區間內的左邊界取點，記為第一采樣點，并計算所述第一采樣點所對應的軸位置，記為第一軸位置；

步驟S22，在所述區間內的右邊界取點，記為第二采樣點，并計算所述第二采樣點所對應的軸位置，記為第二軸位置；

步驟S23，判斷最近兩次所取的所述采樣點所對應的軸位置的差值是否小于或等于預設值，若是，則停止取點，若否，則進入步驟S24；